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Hacia una comprensión cient́ıfica de la conciencia
Abraham Velasco Raḿırez
Universidad Autónoma Metropolitana - IztapalapaProcesos
Psicológicos Básicos II
Noviembre 2015
Abraham Velaslco R. Procesos Psicológicos Básicos
II
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Índice de contenidos
1. Introducción.
2. El modelo cuántico de la conciencia de Penrose y
Hameroff.
2.1 La no computabilidad de la conciencia.
2.2 Conocimiento, comprensión, conciencia,
inteligencia.
3. Coherencia y computación cuántica.
3.1 ¿Por qué el uso de la f́ısica cuántica?
3.2 Coherencia y computación cuántica
3.3 Coherencia y computación cuántica en los
microtúbulos.
4. El modelo de reducción objetiva (RO) en los
microtúbulos.
5. Evaluación cŕıtica.
6. La conciencia y la anestesia general.
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Introducción
El punto de vista de Penrose es que debe haber algo de
naturalezano computable en las leyes f́ısicas que describen la
actividadmental. Este argumento tiene como base el teorema de
laincompletitud de Gödel, que habla de la imposibilidad de una
demostración formal de una cierta proposición
matemática.Penrose sugiere que ninguna máquina de
computaciónpodrá ser inteligente como un ser humano, ya que los
sistemasformales algoŕıtmicos (o sea, los sistemas de
instruccionessecuenciadas sobre los cuales están construidas las
computadoras)
nunca les otorgarán la capacidad de comprender y
encontrarverdades que los seres humanos poseen.
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Construir una máquina que sea capaz de realizar las
mismas
funciones que un ser humano, es uno de los sue˜ nos que
hanperseguido al hombre a lo largo de la historia. Si bien es
cierto que imitar el movimiento, el habla o su apariencia, se
ha conseguido enmayor o menor medida gracias el desarrollo de la
mecánica, lainformática y la cibernética, el verdadero reto es
construir unamáquina que simule la mente humana, no solo su
capacidad de realizar algoritmos de cálculo básicos, sino la
de imitar ciertas capacidades cognoscitivas propias del
cerebro humano. En otras palabras, mecanizar el pensamiento,
construir una máquina con
Inteligencia Artificial (IA).
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Roger Penrose - F́ısico, matemático y polémico
filósofo,conocido por sus contribuciones a la teoŕıa de la
relatividad generaly a la cosmoloǵıa, también conocido por su
teoŕıa de la mente y la
conciencia junto con Hameroff.
Stuart Hameroff - Doctor en medicina, se ha
especializado enlos mecanismos moleculares de los anestésicos
generales. Ha escritonumerosos art́ıculos sobre la consciencia y
sus alteraciones durante
la anestesia general, aśı como los microtúbulos
citoesqueléticos enlas neuronas y su papel en el surgimiento de la
conciencia.
Figura: Roger Penrose y Stuart Hameroff.
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El modelo cuántico de la conciencia de Penrose
yHameroff
Presentan su modelo por primera vez en 1994 y su tesis es lano
computabilidad de la conciencia, el núcleo de esta tesis es
elteorema de incompletitud de Gödel y su objetivo de ataque es
lallamada inteligencia artificial.
Figura: Roger Penrose y Stuart Hameroff impartiendo una
conferencia.
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La no computabilidad de la conciencia
El A, B, C, D de la computación y el pensamiento
consciente:
A Este punto de vista afirma que toda mentalidad
essimplemente un programa de cómputo y que, por lo tanto, siel
cerebro lleva a cabo cómputos apropiados, la concienciaseŕıa el
resultado de tales cómputos.
B La postura B, también conocido como IA débil,
sostiene que,en principio, la acción f́ısica del cerebro puede ser
simuladaartificialmente.
C Hay algo en el cerebro que causa la conciencia, pero
adiferencia de B, este punto sostiene que esta acción f́ısica
es
algo que no puede ser simulado computacionalmente.
D Este niega por completo una visión fisicista de la
conciencia yla considera como algo fuera del alcance de las
explicacionescient́ıficas.
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Figura: Según el punto de vista B, seŕıa posible, en
principio, unasimulación por ordenador de la actividad de un
cerebro humanoconsciente de modo que los robots controlados por
ordenador podŕıanalcanzar finalmente, y luego superar
abrumadoramente, todas lascapacidades humanas.
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¿Qué es una computación?
Una computación es una acción como la de una máquina
deTuring, la cuál nunca comete errores y puede funcionar
tantotiempo como sea necesario, tiene espacio de almacenamiento
ilimitado.EL término algoritmo se utiliza para describir una
máquina de
Turing y existen algoritmos de ”arriba− abajo”
y”abajo− arriba”.
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Figura: ENIAC - Fue inicialmente diseñada para calcular
tablas de tiro deartilleŕıa para el Laboratorio de Investigación
Baĺıstica del Ejército,diseñada por Jon von Neumann y Alan
Turing
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Conocimiento, comprensión, conciencia, inteligencia
La posesión de inteligencia auténtica requiere que
hayapresente una comprensión auténtica y a su vez la
comprensiónrequiere conocimiento.
Morsella afirma que la información que percibimos con
nuestraconciencia no es creada por procesos conscientes.
El ”libre albedŕıo” es la idea de que nuestra
conciencia es laque decide y gúıa nuestras acciones, una
caracteŕıstica quenormalmente atribuimos a la mente consciente, no
existe. Enrealidad, la conciencia sólo se encargaŕıa de
transmitir información
que sirve para controlar la acción ”
voluntaria”
o para dirigir losmovimientos orientados a objetivos que
involucran a nuestrosistema muscular y esquelético.
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C h i t i´ ´ ti
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Coherencia y computación cuántica
¿Por qué el uso de la f́ısica cuántica?
Habiendo demostrado que la conciencia es no computable,Penrose
se pregunta si puede haber algún papel espećıfico quealguna
versión no computable de la mecánica cuántica juegue en la
conciencia.Un elemento importante para el modelo de P-H es el de
la
computación cuántica.Un bit tiene dos valores posibles y un
qubit puede estar en dos
estados cuánticos posibles. La diferencia radica en que un
qubit
puede estar, además, en estados intermedios, es decir, en
estadosen superposición cuántica.
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Hasta ahora no se ha podido construir un dispositivo
f́ısicoconcreto que pueda mantener la coherencia cuántica de los
qubits,pero los teóricos esperan que en un futuro no muy lejano,
lascomputadoras sean ya una realidad.
La computación cuántica es un paradigma de
computacióndistinto al de la computación clásica. Se basa en el
uso de qubitsen lugar de bits, y da lugar a nuevas puertas lógicas
que hacenposibles nuevos algoritmos.
Figura: D-wave ofrece la primera computadora cuántica
comercial delmercado.
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Coherencia y computación cuántica
Si la f́ısica cuántica juega un papel relevante en la actividad
delcerebro y en consecuencia en el surgimiento de la
conciencia,entonces la f́ısica cuántica debeŕıa ser no
computable, ya que laconciencia según todo el aparato
argumentativo de Penrose, es no
computable.
A esta versión no computable de la f́ısica cuántica Penrose
lellama esquema RO v́ıa gravedad cuántica. Nos podemos quedarsólo
con la conclusión general de que la RO inducida
gravitacionalmente es un proceso no computable.
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El modelo que defiende Penrose, junto con Hameroff, trata
deexplicar sucesos dif́ıciles de entender a través de las
neurocienciasconvencionales, y para ello se apoya en aspectos
revisados de lateoŕıa cuántica (por ejemplo, el concepto de
coherencia), aśı como
la existencia de un fenómeno f́ısico, inédito hasta ahora, que
parecedarse en el interior de las neuronas cuando la función de
ondacuántica se colapsa por śı misma en una reducción
objetivaorquestada.
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Si l ´ ti ( t bl ) t´ d
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Si los procesos cuanticos (no computables) estan operando enel
cerebro, la cuestión es cómo operan y dónde lo hacen. En
primerlugar, resulta obvio que si el cerebro es un sistema f́ısico,
suestructura y funcionamiento deben estar gobernados por leyes de
la
f́ısica cuántica, como cualquier otro sistema f́ısico.
¿Qué requisitos debe reunir este sitio, cuál es este sitio y
cómoopera para mantener la coherencia cuántica? ¿Qué
estructurabiológica en el cerebro es capaz de reunir estos
requisitos?
Figura: Mapa detallado de alta resolución de conexiones
cerebrales,obtenido por el ”Human Connectome Project”.
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Pe ose Ha e off s ie e e las est ct as ás la sibles
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Penrose y Hameroff sugieren que las estructuras mas
plausiblespara que ocurran la coherencia cuántica son los
microtúbulos, queademás reúnen los requisitos necesarios para
jugar un papelrelevante en el surgimiento de la conciencia.
Los MT’s llevan a cabo una variedad de funciones de importancia
vital para las
células, entre las que se incluyen: (i) el transporte
intracelular de organelos v́ıa
protéınas motoras; (ii) la movilidad celular v́ıa movimiento de
cilios y flagelos; (iii) la
orquestación de la división cromosómica durante lamitosis;
(iv) la transducción de
señales dentro axones; y (v) un papel en la comunicación entre
el exterior de la célulay el núcleo.
Figura: Microtúbulo.
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Figura: Partes de una neurona.
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Coherencia y computación cuántica en los microtúbulos
Si la hipótesis de P-H para la elección de los MTs es correcta
ypuede haber coherencia dentro de los MTs en las
neuronasindividuales, entonces ¿cómo podŕıa entonces la actividad
de losMTs en las neuronas individuales dar lugar a eventos de
coherencia
cuántica a nivel macroscópico?
Aqúı Hameroff estudia a fondo este efecto cuántico y
surelación con otras actividades neuronales sincronizadas que
podŕıanmantener la coherencia cuántica en regiones esparcidas por
todo el
cerebro.
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El modelo de reducción objetiva (RO) en los
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El modelo de reduccion objetiva (RO) en losmicrotúbulos
Ya tenemos los elementos que conforman el modelo cuánticode la
conciencia de Penrose y Hameroff.
Rasgos enigmáticos de la conciencia. En resumen,
lanoción de que la conciencia implica un factor que no es ni
aleatorio ni computable; la libre voluntad.
Computación cuántica. Los resultados
cuánticoscomputacionales se dan cuando los qubits se reducen
enestados de bits clásicos. Como la superposición cuántica
sólo
puede ocurrir en aislamiento del ambiente. ¿Qué ocurreentonces
con las superposiciones cuánticas que permanecenaisladas? La
respuesta de Penrose es que la reducción ocurrede manera objetiva
y espontánea, v́ıa gravitación cuántica.
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Reducción Objetiva (RO). Si en el cerebro ocurren
tambiénprocesos RO, entonces en el tiempo T para que ocurran
eventos conscientes podŕıa encontrarse en el rango de los 10
alos 500 milisegundos.
Computación cuántica y RO en el cerebro. Si
lacomputación cuántica y la RO ocurren en el cerebro, entoncesse
podŕıan explicar los rasgos enigmáticos de la conciencia, elpaso
de un evento preconsciente a uno consciente podŕıaexplicarse
mediante la transición de superposicionescomputacionales
cuánticas a eventos RO instantáneos, con locual la conciencia
podŕıa verse como una secuencia de eventos
discretos; dado que el proceso RO no es computable,
laselecciones conscientes y el entendimiento matemático
sonigualmente no computables.
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Los microtúbulos como computadoras cuánticas. ¿Dóndees
que ocurren? Previamente, Hameroff hab́ıa sugerido que losMTs
podŕıan adoptar al menos dos configuraciones distintas.Si estas se
hacen equivalentes a los bits, cada MT podŕıacomportarse como un
autómata celular, es decir, como una
computadora que ejecuta cómputos simples. Tras lademostración
de Penrose de que la computación clásica nopuede dar cuenta de la
conciencia, P-H dan un paso másallá y proponen que los MTs en
realidad operan comocomputadoras cuánticas.
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Evaluación cŕıtica
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Evaluacion crıtica
El modelo de Penrose y Hameroff tiene una cualidad de
detalles técnicos que interconectan datos provenientes de
diversasdisciplinas, desde las matemáticas y la f́ısica cuántica,
hasta laneurobioloǵıa y la bioqúımica.
No hay evidencia de relaciones directas entre estructuras de
MTs con perturbaciones de la conciencia, sin embargo
unaalteración del funcionamiento de los MTs se relaciona
fuertementecon enfermedades neurodegenerativas, por ejemplo el
Alzheimer ola enfermedad de Huntington.
Hameroff afirma que durante la anestesia general no sólo
laconciencia se ve afectada, sino el resto de las
funcionescognoscitivas como el pensamiento, el lenguaje, la
percepción, lamemoria.
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La conciencia y la anestesia general
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co c c y s s g
La evidencia más fuerte que tiene P-H de que la conciencia
depende de efectos cuánticos en los MTs es que los
anestésicosgenerales interrumpen de alguna manera las fuerzas
London deinteracción en los bolsillos hidrofóbicos.
Algunas drogas alucinógenas también parecen actuar en
dichos
bolsillos v́ıa receptores de seretonina.
Aśı se pueden obtener dos conclusiones fundamentales de esto:i
que la conciencia depende de procesos cuánticos en los
bolsilloshidrofóbicos y ii que estos procesos
cuánticos son inhibidos por los
anestésicos que impiden la movilidad de los electrones en
lasfuerzas London. (Estos mismos procesos se presentan en
presenciade drogas psicodélicas).
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El segundo problema es que aún siendo cierto que durante
laanestesia general la conciencia se ve alterada
temporalmente,también es cierto que prácticamente el resto de las
funcionescognoscitivas (percepción, atención, memoria,
pensamiento,
lenguaje, etc.) también se ve interrumpido durante la
anestesiageneral o durante estados transitorios provocados por las
drogasalucinógenas.
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Figura: foto tomada en conferencia de Roger Penrose en el
CINVESTAV,Noviembre 2015.
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Bibliograf́ıa
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g
R. Penrose
Sombras de la mente .
Ed. CRITICA, 1992.
Yaiza Mart́ınez
Vibraciones cuánticas neuronales respaldan una
controvertidateoŕıa de la conciencia.
http://www.tendencias21.net , January 2014.
Manuel Béjar
Penrose sienta las bases de una biof́ısica cuántica de la
mente.
http://www.tendencias21.net , Febrero 2007.
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Bibliograf́ıa
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g
Israel Grande G.
El modelo cuántico de la consciencia de Penrose y Hameroff:una
introducción y evaluación cŕıtica.
Tesis de maestŕıa UAM-I , Junio 2006.
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